水庫大壩底部錐形閥結構原理

水庫大壩底部錐形閥結構原理

錐形閥通常作為水輪發電機組旁通閥的自由排放閥，或是連續排放流量控制。由于采用倒置錐形柱塞閥芯而得名，簡稱錐形閥，又因其具有優異的消能效果，故又稱消能閥。錐形閥除了在流道終端設置有錐形閥芯之外，所有運動部件全部設置在閥門的過流通道外部，使得閥體內部流道通常順滑，流量大而壓降損耗少，其在整個工作范圍內不會產生氣蝕及振動；

該閥在整個工作范圍內不會產生氣蝕及振動，在小流量時仍具有良好的流量控制效果。其結構為一個固定的倒置錐形，的水力設計形體及用來降低振動的4個導流翼葉片支撐，流量則由外部活動套管的前后移動來控制，閥體上分別設有金屬對金屬的閥座和補充性的軟密封閥座，或兩者構成了復合式的閥座確保密封性能。在排放到大氣中時，水流以寬廣的錐形角度擴散，并分解為稀薄噴淋形態，將能量消耗在空氣之中。通常根據實際需求，可以要求控制水流區域，則在出口安裝一個不同形式的導流罩，這不僅能將空氣與充分水混合，而且還集中流量。錐形閥測試的結果顯示沒有明顯的振動,這取決于水流中的空氣量，當固定錐形*開啟時，不論有導流罩或沒有其排放系數都是0.9左右。

二、水庫大壩底部錐形閥結構原理主要技術參數

1.閥體材料：碳鋼、不銹鋼

2.公稱壓力PN：0.6～4.0MPa

3.公稱通徑DN:200～2000mm

4.強度試驗：PN×1.5

5.密封試驗：PN×1.1

6.使用溫度T:0～70℃

7.連接形式：法蘭、焊接

8.適用介質：水、污水

9.操作機構：蝸輪、電動、液動、氣動（執行機構另附使用說明）

10.流量特性

注：本表尺寸以基本型為依據，不含導流罩及附件部分；不同形式高度尺寸可能有所不同，請以實際圖紙尺寸為準。

水庫大壩底部錐形閥結構原理結構原理

錐形閥大致可以分為埋設管（或過渡管）、錐形閥體、套筒、執行機構、拉桿及傳動機構等幾個部份。其閥體固定、執行機構通過傳動機構啟閉活動的外套筒，達到閥體的啟閉。它具有下列優點：

1.水力條件好，具有較其它閥門高的流量系數u=0.75～0.83或更高；

2.結構簡單，重量輕；所有傳動部件均設置在閥體之外，一目了然，便于維護檢修；

3.啟閉力小，操作輕便，可適用于無電源的中小形水利工程場所，可設置電、氣、液動操作啟閉機構，輕松實現遙控或無人值守自動運行；

4.泄流時噴出水舌為喇叭狀，空中擴散摻氣，消能效果好，簡單消能池或不用做消能措施，如設置為淹沒式出流，則水下之消能亦甚簡單；

5.流體通過內部4導流翼進行均勻分割，不會產生漩渦和震動；

6.其閥門的啟閉或流量控制則由外部套管的上下移動來帶動錐形閥芯的動作實現控制，套筒與閥體之間通過導向環和O形圈實現導向和密封，使閥的流量系數與閥開度具備一定的比例關系。

7.針對不同狀況和壓力的流體介質，可以設置金屬硬密封和橡膠軟密封。采用高強度合金不銹鋼耐磨閥座設計的復合密封結構兼具金屬對金屬硬密封和軟密封的特性；

8.可限制發散角度，使流體分解為稀薄噴淋形態或環狀對流達到沖擊抵消的目的。同時適應不同現場的需求。

9.根據閥門水平線與中軸線的夾角大小，以180°水平安裝最為常見，此外采用的方式有45°，60°、90°；

四、水庫大壩底部錐形閥結構原理選擇布置

錐形閥的布置與樞紐建筑物有密切關系,如布置不妥,將因射流引起對建筑物之沖刷或形成的霧氣對電站的運行帶來麻煩,以及放水時引起的顯著震動,因此,布置形式必須慎重考慮，我們建議根據地貌和實際情況，主要從出口方式、安裝方式和發散方式三個方面入手，合理安排錐形閥的布置。

1、出口方式的選擇：

(1)  淹沒式：適合水頭較低的溝渠等灌溉或飲用水系統，出口四周都為寬闊平坦，以沙石地形為主；

(2)  噴射式：適合水頭較高、陡峭山體場合；

2、安裝方式的選擇：

(1)  水平安裝：適合于消能池較薄弱、但場地寬廣、周圍無建筑物；

(2)  垂直安裝：適合場地狹小或近距離建筑物較多。

(3)  可選角度安裝：介于水平安裝與垂直安裝之間。

3、水庫大壩底部錐形閥結構原理發散形式選擇：

(1)  自由發散型：在空氣中自由發散，根據水頭大小形成不同范圍的發散區域；

(2)  限制發散型：利用導流罩有效控制錐形閥的出口發散程度：都用于水頭高，出口狹小，涉及建筑物或其他設施等；如圖所示，用戶應根據設計消能池或泄洪渠的具體尺寸選擇合適的導流罩，具體如圖所示，a、b為導流罩的夾角延長線，L為消能池或泄洪渠的寬度，H為導流罩夾角頂部到消能池或泄洪渠表面的高度，按等邊三角形原理計算該選用的導流罩角度。

錐形閥設在高壓泄水管道的出口，具有圓筒形固定的閥殼，用4～6條平行水流方向的肋片把錐頭成90deg;的錐體固定在閥殼上， 用一活動鋼閥套套在錐體外面(或里面)， 閥套與錐體之間的環形空間用來泄流。用螺桿傳動將閥套沿流向前后移動， 即可調節流量。全部開啟時流量系數達0.85以上。錐形閥結構簡單， 操作方便。由于全閥的重量由根部錨定螺栓承受， 閥殼呈懸臂伸出， 故結構受力條件不利。

錐形閥泄流時， 利用水與空氣的摩擦和入水后在水中的漩渦進行消能， 故可不再設消能工。當幾個錐形閥平行布置時其軸線間距不宜過小(例如不小于5倍閥殼直徑D)，否則水流相互撞擊，產生一股反射水流，若水流落入閥室將造成運行困難